DE102015009490B4 - Voltage stabilization of a motor vehicle generator - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Generators (3) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei der Generator (3) eine fremderregte elektrische Maschine (7) mit einer Erregerspule (10) sowie einen aktiven Gleichrichter (8) zum Erzeugen einer gleichgerichteten Ausgangspannung (U) einer von der elektrischen Maschine (7) erzeugten Wechselspannung aufweist, wobei in einem Normalbetriebsmodus (M1) die Ausgangsspannung (U) auf einen vorbestimmten Sollwert (18) geregelt wird, indem in Abhängigkeit von einem Istwert (20) der Ausgangsspannung (U) ein Erregerstrom (le) in der Erregerspule (10) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung (U) durch eine Batterie (4) des Kraftfahrzeugs (1) gepuffert wird und eine Entkopplung der Batterie (4) von dem Generator (3) erkannt wird und bei erkannter Entkopplung ein Batteriefehlersignal (23) erzeugt wird und in Abhängigkeit von dem Batteriefehlersignal (23) in einen Notbetriebsmodus (M2) gewechselt wird, indem der Erregerstrom (le) auf einen von dem Istwert (20) unabhängigen konstanten Wert eingestellt wird, wobei der konstante Wert ein im Normalbetriebsmodus (M1) vorgesehener Maximalwert ist, und die Ausgangsspannung (U) durch Schalten des aktiven Gleichrichters (8) mittels einer feldorientierten Regelung auf den Sollwert (18) geregelt wird.Method for operating a generator (3) of a motor vehicle (1), the generator (3) an externally excited electrical machine (7) with an excitation coil (10) and an active rectifier (8) for generating a rectified output voltage (U) one of of the electrical machine (7) generated alternating voltage, in a normal operating mode (M1) the output voltage (U) is regulated to a predetermined target value (18) by an excitation current (le.) depending on an actual value (20) of the output voltage (U) ) is set in the excitation coil (10), characterized in that the output voltage (U) is buffered by a battery (4) of the motor vehicle (1) and decoupling of the battery (4) from the generator (3) is detected and at detected decoupling a battery error signal (23) is generated and depending on the battery error signal (23) in an emergency mode (M2) is changed by the excitation current (le) to one of de m the actual value (20) is set to an independent constant value, the constant value being a maximum value provided in normal operating mode (M1), and regulating the output voltage (U) to the setpoint value (18) by switching the active rectifier (8) by means of a field-oriented control becomes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Generators eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Generator handelt es sich insbesondere um einen Niedervolt-Generator für ein Niedervolt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Der Generator umfasst eine fremderregte elektrische Maschine mit einer Erregerspule, deren Erregerstrom eingestellt wird, um eine Ausgangsspannung des Generators auf einen Sollwert einzuregeln. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.The invention relates to a method for operating a generator of a motor vehicle. The generator is in particular a low-voltage generator for a low-voltage vehicle electrical system. The generator comprises an externally excited electrical machine with an excitation coil, the excitation current of which is set in order to regulate an output voltage of the generator to a desired value. The invention also includes a control device for carrying out the method according to the invention and a motor vehicle with the control device according to the invention.
Ein Generator mit fremderregter Synchronmaschine für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der
Aus der
Bei den heutigen 12-Volt-Standard-Generatoren (auch Lichtmaschine genannt) geschieht die Spannungsregelung über den besagten Regler, der beispielsweise als Regler-Chip in Form von einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC - application-specific integrated circuit) bereitgestellt ist. Die Spannungsregelung der elektrischen Maschine geschieht durch Einstellen des Erregerstroms über ein pulsweitenmoduliertes Tastverhältnis, das durch einen Schalter getaktet wird, der als Erregertransistor bezeichnet wird. Eine Diode, die parallel zur Erregerspule geschaltet ist, ermöglicht dem durch die Induktivität der Erregerspule getriebenen Erregerstrom ein Abfließen beim Öffnen des Erregertransistors. Diese Diode stellt also eine Freilaufdiode dar. Der Erregerstrom wird über Schleifkontakte in die fremderregte Synchronmaschine gespeist, wo er in der an dem Rotor befindlichen Erregerspule ein magnetisches Feld erzeugt. Über die Größe des entstehenden Flusses im Magnetkreis wird die Abgabespannung der elektrischen Maschine last- und drehzahlabhängig geregelt. Der Erregerstrom stellt im Regelkreis somit die Stellgröße dar.In today's 12-volt standard generators (also referred to as alternators), voltage regulation takes place via said regulator, which is provided, for example, as a regulator chip in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC). The voltage regulation of the electrical machine is done by adjusting the excitation current via a pulse width modulated duty cycle, which is clocked by a switch called an excitation transistor. A diode, which is connected in parallel to the excitation coil, enables the excitation current driven by the inductance of the excitation coil to flow off when the excitation transistor is opened. This diode thus represents a freewheeling diode. The excitation current is fed via sliding contacts into the externally excited synchronous machine, where it generates a magnetic field in the excitation coil located on the rotor. The output voltage of the electrical machine is regulated as a function of the load and speed by means of the magnitude of the flux which arises in the magnetic circuit. The excitation current therefore represents the manipulated variable in the control loop.
Die Reglerdynamik des Generators zum Einstellen der Ausgangsspannung wird durch die elektrische Zeitkonstante T der Erregerspule bestimmt. Die Zeitkonstante T kann hierbei ermittelt werden als T = L/R, wobei L die Induktivität der Erregerspule und R ihr elektrischer Widerstand ist. Die Zeitkonstante T kann in einem Bereich von beispielsweise 130 Millisekunden bis 180 Millisekunden liegen.The controller dynamics of the generator for setting the output voltage is determined by the electrical time constant T of the excitation coil. The time constant T can be determined as T = L / R, where L is the inductance of the excitation coil and R is its electrical resistance. The time constant T can be in a range from, for example, 130 milliseconds to 180 milliseconds.
Die Gleichrichtung der von der elektrischen Maschine generierten Wechselspannung kann mittels eines Gleichrichters bewirkt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Gleichrichter handeln, der aus einer Brückenschaltung, insbesondere einer B6-Brückenschaltung, gebildet ist. Als Gleichrichtventile oder Schalter der Brückenschaltung können beispielsweise Zehnerdioden oder auch aktiv geschaltete Transistoren, beispielsweise MOSFET (metal-oxide semiconductor field effected transistor) eingesetzt werden.The rectification of the AC voltage generated by the electrical machine can be effected by means of a rectifier. This can be a rectifier, for example, which is formed from a bridge circuit, in particular a B6 bridge circuit. For example, tens diodes or actively switched transistors, for example MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor), can be used as rectification valves or switches of the bridge circuit.
Diese Anordnung kann aufgrund der elektrischen Zeitkonstante T der Erregerspule, das heißt der beschriebenen Reglerdynamik des Generators, auf einen sprunghaften Anstieg der benötigten elektrischen Leistung nur so schnell reagieren, wie es die Zeitkonstante T erlaubt. Bei dynamischen oder sprunghaften Vorgängen, beispielsweise einer Drehzahländerung des mechanischen Antriebs für den Generator oder einer Laständerung der vom Generator versorgten elektrischen Last, muss daher die elektrische Leistung zunächst von der Batterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden, so lange, bis der Erregerstrom wieder auf den geeigneten Wert eingeregelt ist. Falls die Batterie fehlerhaft ist oder eine elektrische Verbindung zwischen Generator und Batterie unterbrochen ist, kann es bei einem der beschriebenen dynamischen Vorgänge vorkommen, dass die Leistungsversorgung der elektrischen Verbraucher zusammenbricht, das heißt die Ausgangsspannung unter einen vorbestimmten Mindestwert sinkt, sodass beispielsweise Steuergeräte nicht mehr spezifikationsgemäß funktionieren. Es kann auch vorkommen, dass der Erregerstrom in der Erregerspule zum Erliegen kommt und dann der Generator überhaupt keine elektrische Spannung mehr erzeugt.Due to the electrical time constant T of the excitation coil, that is to say the described regulator dynamics of the generator, this arrangement can only react to a sudden increase in the electrical power required as quickly as the time constant T permits. In the case of dynamic or erratic processes, for example a change in the speed of the mechanical drive for the generator or a change in the load of the electrical load supplied by the generator, the electrical power must first be provided by the battery of the motor vehicle until the excitation current returns to the appropriate value is settled. If the battery is faulty or an electrical connection between the generator and the battery is interrupted, it can happen in one of the dynamic processes described that the power supply of the electrical consumers breaks down, that is to say the output voltage drops below a predetermined minimum value, so that, for example, control units no longer meet specifications function. It can also happen that the excitation current comes to a standstill in the excitation coil and the generator then no longer generates any electrical voltage at all.
In der
Aus der
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stabilen Betrieb eines Kraftfahrzeuggenerators mit fremderregter elektrischer Maschine zu gewährleisten.The invention has for its object to ensure stable operation of a motor vehicle generator with an externally excited electrical machine.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.The object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention result from the features of the dependent claims.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Generators eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren geht davon aus, dass der Generator eine fremderregte elektrische Maschine mit einer Erregerspule sowie einen aktiven Gleichrichter zum Erzeugen einer gleichgerichteten Ausgangsspannung der von der elektrischen Maschine erzeugten Wechselspannung aufweist. Durch das Verfahren sind zwei Betriebsmodi für den Generator bereitgestellt, ein Normalbetriebsmodus und ein Notbetriebsmodus. Im Normalbetriebsmodus wird die Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Sollwert geregelt, indem in Abhängigkeit von einem Istwert der Ausgangsspannung ein Erregerstrom in der Erregerspule eingestellt wird. Der Normalbetrieb weist den Vorteil auf, dass der Generator sehr energieeffizient betrieben wird, weil der Strom durch die Erregerspule so gering wie möglich eingestellt wird, um den Sollwert für die Ausgangsspannung einzustellen.The invention provides a method for operating a generator of a motor vehicle. The method assumes that the generator has an externally excited electrical machine with an excitation coil and an active rectifier for generating a rectified output voltage of the AC voltage generated by the electrical machine. The method provides two operating modes for the generator, a normal operating mode and an emergency operating mode. In normal operating mode, the output voltage is regulated to a predetermined setpoint value by setting an excitation current in the excitation coil as a function of an actual value of the output voltage. Normal operation has the advantage that the generator is operated in a very energy-efficient manner because the current through the excitation coil is set as low as possible in order to set the setpoint for the output voltage.
Im Normalbetriebsmodus ist es nötig, dass der Generator durch eine Batterie gepuffert werden kann: Bei einer sprunghaften Veränderung der mechanischen Antriebsleistung für den Generator oder bei einer sprunghaften Änderung der von den angeschlossenen elektrischen Verbrauchern benötigten elektrischen Leistung stellt die Batterie so lange die Versorgung der Verbraucher sicher, bis der Erregerstrom wieder auf den geeigneten Sollwert geregelt ist.In normal operating mode, it is necessary that the generator can be buffered by a battery: in the event of a sudden change in the mechanical drive power for the generator or a sudden change in the electrical power required by the connected electrical consumers, the battery ensures the supply to the consumers for as long as this until the excitation current is regulated to the appropriate setpoint again.
Gemäß der Erfindung wird somit die Ausgangsspannung in der beschriebenen Weise durch eine Batterie des Kraftfahrzeugs gepuffert oder gestützt. Bei der Erfindung ist zusätzlich vorgesehen, dass eine Entkopplung der Batterie von dem Generator erkannt wird und bei erkannter Entkopplung ein Batteriefehlersignal erzeugt wird. Dann wird von dem Normalbetriebsmodus in den Notbetriebsmodus umgeschaltet, sobald die Batterie vom Generator entkoppelt ist. Bei der Entkopplung handelt es sich insbesondere um eine galvanische Entkopplung.According to the invention, the output voltage is thus buffered or supported in the manner described by a battery of the motor vehicle. The invention additionally provides that a decoupling of the battery is recognized by the generator and a battery error signal is generated when a decoupling is detected. The system then switches from the normal operating mode to the emergency operating mode as soon as the battery is decoupled from the generator. The decoupling is in particular a galvanic decoupling.
Falls die Batterie nicht mehr für diese Pufferung bereitsteht, so wird in den Notbetriebsmodus gewechselt. Das Verfahren sieht hierzu vor, dass in den Notbetriebsmodus in Abhängigkeit von dem Batteriefehlersignal gewechselt wird. Das Batteriefehlersignal signalisiert, dass die Batterie vom Generator elektrisch getrennt oder entkoppelt ist. In den Notbetriebsmodus wird gewechselt, indem der Erregerstrom auf einen von dem Istwert der Ausgangsspannung unabhängigen konstanten Wert eingestellt wird und die Ausgangsspannung durch Schalten des aktiven Gleichrichters mittels einer feldorientierten Regelung auf den Sollwert geregelt wird. Mit anderen Worten wird bei der elektrischen Maschine eine konstante magnetische Erregung eingestellt, die durch den konstanten Erregerstrom erreicht wird. Um die Ausgangsspannung weiterhin auf den Sollwert einzuregeln, wird anstelle der Erregerstromregelung eine feldorientierte Regelung für den Generator durchgeführt. Durch die feldorientierte Regelung wird in dem aktiven Gleichrichter das Schalten der Gleichrichtventile, also beispielsweise der Transistoren, in Abhängigkeit von einer Drehlage des Rotors und in Abhängigkeit von dem Istwert der Ausgangsspannung durchgeführt.If the battery is no longer available for this buffering, the system switches to emergency mode. For this purpose, the method provides that a change is made to the emergency operating mode as a function of the battery error signal. The battery error signal indicates that the battery is electrically isolated or decoupled from the generator. A switch is made to the emergency operating mode in that the excitation current is set to a constant value that is independent of the actual value of the output voltage and the output voltage is regulated to the target value by switching the active rectifier by means of a field-oriented regulation. In other words, a constant magnetic excitation is set in the electrical machine, which is achieved by the constant excitation current. In order to continue to regulate the output voltage to the setpoint, a field-oriented regulation for the generator is carried out instead of the excitation current regulation. The field-oriented control means that the rectifier valves, for example the transistors, are switched in the active rectifier as a function of a rotational position of the rotor and as a function of the actual value of the output voltage.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass im Normalbetriebsmodus, wenn die Batterie zum Puffern der Ausgangsspannung zur Verfügung steht, ein energieeffizienter Betrieb mit angepasstem Erregerstrom durchgeführt wird, während im Notbetriebsmodus, wenn die Batterie zur Pufferung nicht zur Verfügung steht, auf Grundlage der feldorientierten Regelung eine Regelung der Ausgangsspannung auf den Sollwert erfolgt, die eine von der Zeitkonstante der Erregerwicklung unabhängige Regeldynamik erreichen kann. Die Erfindung ist insbesondere vorgesehen zum Betreiben eines Niedervolt-Generators für ein Niedervolt-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Unter Niedervolt wird eine elektrische Spannung kleiner als 60 Volt, insbesondere kleiner als 20 Volt, verstanden. Zum Ermitteln der Drehlage des Rotors kann in an sich bekannter Weise ein Drehlagesensor für den Rotor bereitgestellt werden, wie er im Zusammenhang mit der feldorientierten Regelung im Stand der Technik genutzt wird. The invention has the advantage that in normal operating mode, when the battery is available for buffering the output voltage, energy-efficient operation with an adapted excitation current is carried out, while in emergency operating mode, when the battery is not available for buffering, on the basis of the field-oriented Regulation The output voltage is regulated to the setpoint, which can achieve control dynamics that are independent of the time constant of the excitation winding. The invention is particularly provided for operating a low-voltage generator for a low-voltage electrical system of a motor vehicle. Low voltage is understood to mean an electrical voltage less than 60 volts, in particular less than 20 volts. To determine the rotational position of the rotor, a rotational position sensor for the rotor can be provided in a manner known per se, as is used in connection with field-oriented control in the prior art.
Gemäß der Erfindung wird der Erregerstrom für den Notbetriebsmodus auf einen Maximalwert eingestellt, wie er auch für den Normalbetriebsmodus als Maximalwert vorgesehenen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch im Notbetriebsmodus auf jeden möglichen Extremfall reagiert werden kann. Zwar wird hierdurch eine Energieeffizienz des Generators verringert, da dauerhaft oder kontinuierlich der Erregerstrom mit dem Maximalwert eingestellt ist. Dafür kann aber das Kraftfahrzeug auch im Notbetriebsmodus ohne Einschränkung betrieben werden.According to the invention, the excitation current is set to a maximum value for the emergency operating mode, as is also provided as the maximum value for the normal operating mode. This has the advantage that it is possible to react to every possible extreme case even in the emergency operating mode. An energy efficiency of the generator is reduced as a result, since the excitation current is set permanently or continuously with the maximum value. However, the motor vehicle can also be operated in the emergency operating mode without restriction.
Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes optional further developments, the features of which result in additional advantages.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Zeitkonstante einer Reglerdynamik der feldorientierten Regelung kleiner als die Zeitkonstante der Erregerspule. Die Zeitkonstante der Reglerdynamik der feldorientierten Regelung kann beispielsweise in derselben Weise wie die Zeitkonstante der Erregerspule ermittelt werden, indem eine mechanische Antriebsleistung für den Generator oder die von den elektrischen Verbrauchern an einen Gleichspannungsausgang des Generators abgegriffene elektrische Leistung sprunghaft oder stufenförmig verändert wird. Daraufhin reagiert dann die feldorientierte Regelung mit einer Anpassung der Ausgangsspannung. Die Zeitkonstante kann dann beispielsweise ermittelt werden, indem eine Zeitdauer ermittelt wird, die vom Regler benötigt wird, um eine Abweichung der Ausgangsspannung vom Sollwert ab dem Zeitpunkt des Sprunges auf einen Wert 1/e einzuregeln, wobei e die Eulersche Zahl ist (e = 2,71828...). Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass im Notbetriebsmodus mittels der feldorientierten Regelung die sprunghafte Veränderung der mechanischen Antriebsleistung und/oder der elektrischen Leistung der Verbraucher allein mittels des Generators kompensiert oder ausgeglichen werden kann, sodass also keine Batterie für die beschriebene Pufferung nötig ist.According to a further development, a time constant of a controller dynamics of the field-oriented control is smaller than the time constant of the excitation coil. The time constant of the controller dynamics of the field-oriented control can be determined, for example, in the same way as the time constant of the excitation coil, in that a mechanical drive power for the generator or the electrical power tapped by the electrical consumers at a DC voltage output of the generator is changed in a step-wise or step-wise manner. The field-oriented control then reacts by adapting the output voltage. The time constant can then be determined, for example, by determining a period of time required by the controller to regulate a deviation of the output voltage from the setpoint from the time of the jump to a value 1 / e, where e is Euler's number (e = 2 , 71828 ...). The further development has the advantage that the sudden change in the mechanical drive power and / or the electrical power of the consumers can be compensated or compensated for by means of the generator alone in the emergency operating mode by means of the field-oriented control, so that no battery is required for the described buffering.
Gemäß einer Weiterbildung kann für eine weitere Stabilisierung vorgesehen sein, dass für den Notbetriebsmodus zumindest ein vorbestimmter, mit dem Generator elektrisch gekoppelter Verbraucher abgeschaltet wird. Dann kann durch diesen Verbraucher keine Veränderung der benötigten elektrischen Leistung mehr verursacht werden.According to a further development, it can be provided for a further stabilization that at least one predetermined consumer, electrically coupled to the generator, is switched off for the emergency operating mode. Then this consumer can no longer cause a change in the electrical power required.
Gemäß einer Weiterbildung wird im Normalbetriebsmodus der aktive Gleichrichter zum Gleichrichten der Wechselspannung genutzt, indem durch Schalten des Gleichrichters ein diodenbasierter passiver Gleichrichter emuliert wird. Mit anderen Worten werden Schaltzeitpunkte von Schaltern des Gleichrichters, also beispielsweise von Transistoren, derart gewählt, wie sie sich auch ergeben würden, wenn der Gleichrichter als passiver Gleichrichter mit Dioden ausgestaltet wäre. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der aktive Gleichrichter die Regelung des Erregerstroms nicht beeinflusst. Somit kann für die Regelung des Erregerstroms im Normalbetriebsmodus ein herkömmlicher, aus dem Stand der Technik bekannter Regler-Chip verwendet werden.According to a development, the active rectifier is used to rectify the AC voltage in normal operating mode by emulating a diode-based passive rectifier by switching the rectifier. In other words, switching times of switches of the rectifier, that is to say for example of transistors, are selected in such a way that they would also result if the rectifier were designed as a passive rectifier with diodes. This has the advantage that the active rectifier does not influence the regulation of the excitation current. A conventional regulator chip known from the prior art can thus be used for regulating the excitation current in the normal operating mode.
Um die Entkopplung zu erkennen, sieht eine Weiterbildung vor, dass ein Batteriestrom der Batterie ermittelt wird und die Entkopplung erkannt wird, falls der Batteriestrom für eine vorbestimmte Zeitdauer betragsmäßig kleiner als ein vorbestimmter erster Schwellenwert ist und/oder falls bei einer Änderung des Sollwerts für die Ausgangsspannung kein Ausgleichsstrom zwischen der Batterie und dem Generator fließt. Diese beiden Indizien können jeweils nur auftreten, falls die Batterie vom Generator entkoppelt ist. Somit sind sie ein zuverlässiges Erkennungszeichen für die Notwendigkeit, in den Notbetriebsmodus zu wechseln.In order to recognize the decoupling, a further development provides that a battery current of the battery is determined and the decoupling is recognized if the amount of the battery current for a predetermined period of time is less than a predetermined first threshold value and / or if the setpoint for the Output voltage no equalizing current flows between the battery and the generator. These two indications can only occur if the battery is decoupled from the generator. They are therefore a reliable identifier for the need to switch to emergency mode.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Entkopplung erkannt werden, indem ein zeitlicher Verlauf der Ausgangsspannung erfasst wird. Die Entkopplung wird hierbei erkannt, falls eine Welligkeit der Ausgangsspannung größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellenwert ist. Mit anderen Worten wird detektiert, dass die durch die Batterie bewirkte Pufferung nicht mehr vorhanden ist, weil eine Amplitudenschwankung der Ausgangsspannung ein vorbestimmtes Toleranzband verlässt, in welchem der Sollwert liegt. Die Welligkeit kann z.B. durch Subtrahieren eines zeitlichen Mittelwerts von einem Zeitsignal des Spannungswerts der Ausgangsspannung und anschließendes Erfassen einer Spitze-zu-Spitze-Amplitude als Welligkeit ermittelt werden. Durch diese Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass auch auf der Seite des Generators bereits die Entkopplung detektiert werden kann, ohne dass an der Batterie ein Batteriestrom erfasst werden muss.In addition or as an alternative to this, the decoupling can be recognized by detecting a time profile of the output voltage. The decoupling is recognized here if a ripple in the output voltage is greater than a predetermined second threshold value. In other words, it is detected that the buffering caused by the battery is no longer present because a fluctuation in the amplitude of the output voltage leaves a predetermined tolerance band in which the setpoint lies. The ripple can be determined, for example, by subtracting a temporal mean value from a time signal of the voltage value of the output voltage and then detecting a peak-to-peak amplitude as ripple. This further development has the advantage that the decoupling already occurs on the generator side too can be detected without a battery current having to be detected on the battery.
Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch eine Steuervorrichtung für einen Generator. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise als ein Steuergerät ausgestaltet sein. Die Steuervorrichtung weist eine erste Steuerschnittstelle für ein Schaltelement einer Erregerspule einer fremderregten elektrischen Maschine des Generators und eine zweite Steuerschnittstelle für Schaltelemente eines aktiven Gleichrichters des Generators auf. Mit anderen Worten kann die Steuervorrichtung sowohl die Erregerspule als auch den aktiven Gleichrichter schalten. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierzu kann die Steuervorrichtung beispielsweise einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor aufweisen.As already stated, the invention also includes a control device for a generator. The control device can be configured, for example, as a control device. The control device has a first control interface for a switching element of an excitation coil of an externally excited electrical machine of the generator and a second control interface for switching elements of an active rectifier of the generator. In other words, the control device can switch both the excitation coil and the active rectifier. The control device is designed or set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the control device can have, for example, a microcontroller or a microprocessor.
Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Generator und mit einer mit dem Generator gekoppelten Batterie. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung bereitgestellt, die mit dem Generator gekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.Finally, the invention also includes a motor vehicle with a generator and with a battery coupled to the generator. In the motor vehicle according to the invention, an embodiment of the control device according to the invention is provided, which is coupled to the generator. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.An exemplary embodiment of the invention is described below. For this purpose, the single figure (FIG.) Shows a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which further develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded individually or in a combination other than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
Die Fig. zeigt ein Kraftfahrzeug
Zum Erzeugen der Gleichspannung
Bei der elektrischen Maschine
Der Gleichrichter
Ein Erregerstrom le durch die Erregerspule
Der Reglerbetrieb mittels des ersten Spannungsreglers
Das Batteriefehlersignal
Die Steuereinheit
Der zweite Spannungsregler
Die Steuereinheit
Um von dem Notbetriebsmodus
Falls in dem Kraftfahrzeug
Bei dem Kraftfahrzeug
Durch die Kombination aus feldorientierter Regelung und Erregerstromregelung kann somit für den batterielosen Betrieb eine Regelstrategie geschaffen werden, die eine dynamische Spannungsregelung der Ausgangsspannung
Somit funktioniert im Normalbetrieb der Gleichrichter mit einem Ansteuerverfahren, das ein Diodenverhalten der Schaltelemente
Sollte nun im Bordnetz
Der Spannungsregler
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Spannungsstabilisierung des 12V-Generators durch Kombination aus feldorientierter Regelung und Erregerstromregelung bereitgestellt werden kann.Overall, the example shows how the invention enables voltage stabilization of the 12V generator to be provided by a combination of field-oriented control and excitation current control.
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